- Röntgenlaser
- Rọ̈ntgenlaser[-leɪzə], Laser, der kohärente Strahlung im Röntgengebiet, d. h. bei Wellenlängen λ kleiner als etwa 20 nm, emittiert. Die Realisierung eines Röntgenlasers ist wesentlich schwieriger als die eines Lasers im sichtbaren Gebiet. Da die für die Erzeugung einer Besetzungsinversion benötigte Pumpleistung umgekehrt proportional zu λ4 ist (die einzusetzenden Bestrahlungsleistungen reichen bis über 1014 W/cm2), sind bei der - im Vergleich zur sichtbaren Strahlung etwa 25 fach kleineren Wellenlänge - außerordentlich große Pumpleistungen erforderlich. Wegen der geringen, zu λ3 proportionalen Lebensdauer der oberen Laserniveaus muss die Pumpleistung außerdem in Form sehr kurzer Impulse (< 10-15 s) aufgebracht werden. Weil die Bindungsenergie der äußeren Elektronen in neutralen oder wenig ionisierten Atomen maximal nur etwa 25 eV beträgt, kann bei Übergängen äußerer Elektronen nur Strahlung emittiert werden, deren Wellenlänge größer ist als λ ≈ hc / 25 eV ≈ 50 nm (h plancksches Wirkungsquantum, c Lichtgeschwindigkeit).Man benötigt daher Lasermedien mit hochionisierten relativ schweren Ionen, also sehr heiße Plasmen. Da für Röntgenstrahlen keine Resonatoren existieren, muss die optische Verstärkung in nur einem Durchlauf durch das optische Medium erreicht werden; man spricht danei von »verstärkter spontaner Emission« oder Superstrahlung (englisch ASE für amplified spontaneous emission), das Plasma muss daher auch genügend dicht sein. Erstmals wurde 1985 im Linienfokus eines für die Fusionsforschung entwickelten fabrikhallengroßen Lasers ein derartiges Plasma erzeugt und Laseremission im weichen Röntgengebiet nachgewiesen. Seit 1995 sind mit Ultrakurzzeitlasern durch Doppelimpulsanregung auch in kleinen Labors optisch gepumpte Röntgenlaser mit Wellenlängen zwischen 4 und 60 nm realisiert worden. Etwa zeitgleich wurde mit einer sehr schnellen magnetisch stabilisierten Gasentladung in einer Kapillare der erste elektrisch gepumpte Röntgenlaser bei 46,9 nm Wellenlänge demonstriert. - Durchstimmbare Röntgenlaser sind die Freie-Elektronen-Laser.Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:Laser: Laserstrahlung und Aufbau eines Lasers
Universal-Lexikon. 2012.
